重要里程碑:维拉·C·鲁宾天文台的望远镜副镜已成功安装

知新了了 2024-08-13 12:17:31

维拉·C·鲁宾天文台(Vera C. Rubin)天文台的建设刚刚跨过了一个重要的里程碑,成功安装了直径3.5米的副镜。这个天文台现在离2025年正式启用的第一缕曙光又近了一步,届时它将开始“时空遗产调查”(LSST):一项以高分辨率反复拍摄整个天空的任务,以创建宇宙的延时记录。

位于智利的维拉·C·鲁宾天文台的建设正顺利进行着,随着副镜组件的成功安装,已经跨越了一个重要的里程碑。3.5米凸面镜是第一个集成到西蒙尼巡天望远镜中的永久光学元件。预计该建筑将于2025年完工。在其完工状态下,它将成为世界上最大的数码相机,用于执行空间和时间遗产调查(LSST),该项目旨在创建整个南方天空的十年延时视图。

该镜子由康宁®ULE®玻璃(超低膨胀玻璃)制成,由位于纽约州坎顿的康宁先进光学公司制造。2009年交付后,它在哈佛大学储存了五年。在此之后,位于纽约罗切斯特的L3Harris Technologies开始对镜子进行精加工和抛光。他们开发了新的技术来加工镜子,因为将如此大的凸面镜加工到必要的精确公差,在技术上非常具有挑战性。他们还设计并制造了具有自适应光学功能的镜子单元组件。该单元建在刚性钢安装板上,具有72个轴向致动器和6个切线致动器。这些允许支撑结构在望远镜移动时不断调整,补偿其自身重量的扭曲效应,使镜子始终保持正确的形状。

2018年,镜子和组件被运往智利的天文台。抵达后,它被涂上了银涂层。望远镜的镜面通常涂有铝,铝更坚硬,不易变色,因此不需要经常更换。但维拉·C·鲁宾天文台的西蒙尼巡天望远镜使用银(因其优异的反射率)和保护涂层将其与大气中的氧气隔开,并延长涂层的寿命。镀银后,它被密封回容器中储存,直到望远镜准备就绪。最后,在2024年7月,整个组件被安装到望远镜中,并与其控制电子设备集成在一起。

鲁宾天文台建设副主任桑德琳·托马斯说:“五年后再次使用镜子是非常令人兴奋的,因为它真的让我们感觉已经到了最后阶段。现在我们在望远镜上安装了镜片,这使我们朝着鲁宾的革命性科学迈出了激动人心的一步。”

天文台望远镜中的镜子需要可拆卸,这样它们就可以被清洁,偶尔也可以重新进行表面处理。但是这些大镜子很重,如果这么大的玻璃掉下来,那将是一场灾难。这就是为什么安装和拆卸是非常小心的,用专门的机器,严格按照规程要求的过程。为了安装二级镜子组件,团队的工程师将其装载到定制的手推车上,将镜子旋转到垂直位置。然后它被吊到望远镜结构上的位置,并小心地用螺栓固定好。一旦固定好,电子设备就被连接起来,软件控制系统就被激活了。

L3Harris公司成像系统、空间和机载系统副总裁兼总经理查尔斯·克拉克森说:“我们55年来为空间和地面设计和建造高端光学系统的传统,将继续为鲁宾天文台建造世界上最大的有源二次镜系统。有了这个里程碑,我们离推动科学前沿和绘制前所未有的宇宙更近了一步,我们期待着即将发现的科学。”

下一个要安装的组件是调试摄像机(ComCam)。这是一个临时相机,用于测试和集成。它“只有”1.44亿像素,只是LSST相机大小的一小部分。这不是ComCam第一次被安装,它在施工的各个阶段被用来测试各种组件,确保它们被正确安装,并按预期一起工作。在ComCam完成它的工作后,团队将开始整合8.4米的主镜组件,然后是LSST相机。

维拉·C·鲁宾天文台(Vera C. Rubin)天文台是以第一位提供暗物质确凿证据的天文学家命名的。她和一位同事研究了60多个星系,以测量它们的旋转速度。1978年,他们发现这些星系都旋转得太快了:考虑到可见物质的数量,它们应该没有足够的引力来阻止自己飞离。必须有额外的看不见的质量,而这项工作是暗物质理论的第一个令人信服的证据。

望远镜本身是一种测量仪器:它的设计目的是非常迅速地拍摄深空、宽视场的天空图像。望远镜的设计使它能够快速移动,在短时间内从一个目标切换到另一个目标。它的主镜长8.4米,非常灵敏,可以看到非常微弱的远处物体。但它也有一个非常快的焦比f/1.234,使其具有非常宽的视场,并使其能够进行更快的曝光。

当安装LSST相机时,它将捕获9.6平方度的图像。每张照片将由两次15秒曝光拍摄,分辨率为32亿像素。按照这个速度,它将能够每十天拍摄一次整个天空的图像,并将在10年内重复这个过程。由此产生的数据将是一个整个宇宙的十年延时视频,监测200亿个星系,170亿颗独立的恒星,以及太阳系内大约600万个物体的轨道!

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